CN107783017A - 一种交流输电导线电晕损失计算方法 - Google Patents

一种交流输电导线电晕损失计算方法 Download PDF

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    • G01R27/2688—Measuring quality factor or dielectric loss, e.g. loss angle, or power factor
    • G01R27/2694—Measuring dielectric loss, e.g. loss angle, loss factor or power factor

Abstract

本发明公开了一种交流输电导线电晕损失计算方法，交流输电导线电晕损失P(dB)计算方法采用如下数学公式计算完成： P ( d B ) = - 99.10 + 30.81 l o g ( E ) + 25.81 l o g ( d ) + 20.84 exp ( h 17413.22 ) + 17.63 l o g ( n ) + 0.01 ( n p - 12.22 ) + 3.51 · 5.89 d p - 0.31 · 0.88 Rain int e n s i t y 其中，E—导线表面电场强度，kV/cm；d—导线直径，mm；h—海拔高度，h≤4000m；n—导线分裂数；np—沙尘浓度，np≤460mg/m3；dp—沙尘颗粒度，dp≤0.5mm；Rainintensity—降雨强度，Rainintensity≤20mm/h。本发明能够为高海拔地区的导线在干燥、淋雨、和沙尘条件下电晕损失特性评估及超高压及以下电压等级交流输电线路导线结构的设计和优化提供参考，达到提高输电线路运行安全性和经济性的目的。

Description

一种交流输电导线电晕损失计算方法
技术领域
本发明涉及电力系统输电线路外绝缘技术领域，主要针对超高压及以下电压等级交流输电线路高海拔风沙地区设计中，线路导线电晕损失的计算方法。
背景技术
当导线表面的场强超过空气的击穿场强时，临近导线附近的空气产生电离，进而形成电晕。电晕产生的正负离子在交变电场作用下做往返运动并产生能量损耗，称为电晕损失，将对线路运行产生影响。电晕损失特性作为输电线路导线电晕特性的重要研究内容之一，成为输电线路导线选型的决定性因素。
超高压750kV交流输电线路是我国西北地区的主干输电网络，西北地区750kV输电线路同时具备了高电压等级和高海拔的特点，又面临沙尘天气的侵袭，这些特定条件会影响输电线路导线的电损失晕特性。随着海拔高度的增加，空气密度减小，电子平均自由程增加，在相邻的碰撞之间电子容易获得更大的动能，同时由于紫外照射强烈等原因，会造成导线的起晕场强降低，进而加剧线路的电晕损失，高海拔地区导线电晕损失问题和低海拔地区相比更为突出。同时，在春、秋两季，沙尘天气在我国西北高海拔地区经常发生，沙尘颗粒的存在会畸变输电线路导线周围的空间电场，进一步对电晕起始电压产生影响，使输电线路的电晕损失极大增加。
目前，我国主要采用美国邦纳维尔电力公司(BPA)推荐的电晕损耗(CL)计算方法进行电晕损失计算：
式中，E—导线表面场强，kV/cm；
d—分裂子导线的直径，cm；
n—导线的分裂数；
K1—当n≤4时其值为13，分裂数n＞4时其值为19；
K2—与降雨量I有关的修正系数，具体取值如下：
A—海拔高度，m；
但由于我国特有的导线加工工艺，试验环境，及高海拔、沙尘等电力运行环境，在使用BPA推荐的公式对我国超高压交流(EHVAC)及以下电压等级输电线路CL进行预测时，准确性仍有待提高。针对我国西北高海拔地区750kV输电线路面临的高电压等级、高海拔、淋雨及沙尘天气频发的问题，利用电晕笼在我国不同海拔高度地区开展干燥、淋雨及沙尘条件下的电晕损失测量试验，基本摸清在不同海拔高度、不同降雨强度、不同沙尘浓度及沙粒颗粒度下导线的电晕损失特性，提出适用于我国高海拔地区干燥、淋雨及沙尘天气下的超高压及以下电压等级交流输电线路导线电晕损失计算方法，不仅可以直接应用于目前西北高海拔风沙地区已经运行的超高压输电线路电晕损失的评估，而且对于西北地区今后将要建设的超高压及以下电压等级输电线路输电线路经济安全运行条件下的导线选型和参数优化都具有重要的参考价值，具有十分重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种交流输电导线电晕损失计算方法，采用本计算方法对电晕损失预测结果要优于BPA计算方法预测结果。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
交流输电导线电晕损失P(dB)计算方法采用如下数学公式计算完成：
其中,E—导线表面电场强度，kV/cm；
d—导线直径，mm；
h—海拔高度，h≤4000m；
n—导线分裂数；
np—沙尘浓度，np≤460mg/m3；
dp—沙尘颗粒度，dp≤0.5mm；
Rainintensity—降雨强度，Rainintensity≤20mm/h。
本发明进一步改进在于：
上述数学公式适用于预测海拔0～4000m、沙尘浓度0～460mg/m3、沙尘颗粒度0～0.5mm、降雨强度0～20mm/h条件下导线的电晕损失。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明综合考虑我国西北高海拔地区的自然环境(高海拔、淋雨及沙尘天气因素)对交流输电导线电晕损失的影响，对BPA计算方法进行了针对性的改进，弥补了其对上述因素的考虑不足，通过不同分裂数、分裂半径、导线直径的模拟导线的相同试品在不同试验点的试验结果，对比分析差异，提出综合考虑干燥、淋雨、海拔和沙尘因素的电晕损失计算公式。
本发明能够为高海拔地区的导线在干燥、淋雨、和沙尘条件下电晕损失特性评估及超高压及以下电压等级交流输电线路导线结构的设计和优化提供参考，达到提高输电线路运行安全性和经济性的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
交流输电导线电晕损失P(dB)计算方法采用如下数学公式计算完成：
其中,E—导线表面电场强度，kV/cm；
d—导线直径，mm；
h—海拔高度，h≤4000m；
n—导线分裂数；
np—沙尘浓度，np≤460mg/m3；
dp—沙尘颗粒度，dp≤0.5mm；
Rainintensity—降雨强度，Rainintensity≤20mm/h。
上述数学公式适用于预测海拔0～4000m、沙尘浓度0～460mg/m3、沙尘颗粒度0～0.5mm、降雨强度0～20mm/h条件下导线的电晕损失。
代入导线表面电场强度E，导线直径d，海拔高度h，导线分裂数n，沙尘浓度np，沙尘颗粒度dp，降雨强度Rainintensity，可得到得某一海拔高度下，特定降雨率和沙尘参数下的导线电晕损失值。
对比试验：
针对我国西北高海拔地区750kV输电线路面临的高电压等级、高海拔、淋雨及沙尘天气频发的问题，利用电晕笼在我国不同海拔高度地区开展干燥、淋雨及沙尘条件下的电晕损失测量试验。
电晕笼内配备了淋雨系统和沙尘模拟系统，可开展导线在干燥、淋雨、沙尘条件下的导线电晕损失试验研究。通过调节淋雨装置的管道进水量，进行不同雨量条件下的导线电晕损失特性试验，进而分析不同降雨率下导线的电晕损失特性。改变沙尘模拟系统风机的频率和沙尘给料器的频率，可进行不同沙尘颗粒度和沙尘浓度下的导线电晕特性试验，分析沙尘参数对导线电晕损失的影响。试验在武汉特高压交流试验基地(海拔19m)、甘肃玉门(海拔1000m)、西宁平安县(海拔2000m)、海北海晏县(海拔3000m)和西藏羊八井(海拔4000m)五个实际的海拔点进行。
针对750kV输电线路所选用典型导线LGJ500/45-s400产生的电晕损失，导线直径d＝30mm，导线分裂数n＝6，以导线表面场强E＝16kV/cm为例，沙尘浓度np＝276mg/m3，沙尘颗粒度dp＝0.3mm，降雨强度Rainintensity＝12mm/h，将上述参数分别代入BPA推荐公式和所提电晕损失计算方法进行计算，可以得到两种方法对应的导线电晕损失计算值，并与实测值进行比较。结果显示，所提计算方法的计算值与实测值最大误差为7.86％，小于BPA推荐公式最大误差35.35％，见表1。
表1本计算方法与BPA电晕损失计算结果对比

Claims (2)

1.一种交流输电导线电晕损失计算方法，其特征在于：交流输电导线电晕损失P(dB)计算方法采用如下数学公式计算完成：
<mfenced open = "" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>d</mi> <mi>B</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mn>99.10</mn> <mo>+</mo> <mn>30.81</mn> <mi>l</mi> <mi>o</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>E</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mn>25.81</mn> <mi>l</mi> <mi>o</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>d</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mn>20.84</mn> <mi>exp</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>h</mi> <mn>17413.22</mn> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mn>17.63</mn> <mi>l</mi> <mi>o</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>+</mo> <mn>0.01</mn> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n</mi> <mi>p</mi> </msub> <mo>-</mo> <mn>12.22</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mn>3.51</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mn>5.89</mn> <msub> <mi>d</mi> <mi>p</mi> </msub> </msup> <mo>-</mo> <mn>0.31</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mn>0.88</mn> <mrow> <msub> <mi>Rain</mi> <mrow> <mi>int</mi> <mi>e</mi> <mi>n</mi> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> </mrow> </msup> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
其中，E—导线表面电场强度，kV/cm；
d—导线直径，mm；
h—海拔高度，h≤4000m；
n—导线分裂数；
np—沙尘浓度，np≤460mg/m3；
dp—沙尘颗粒度，dp≤0.5mm；
Rainintensity—降雨强度，Rainintensity≤20mm/h。
2.根据权利要求1所述的一种交流输电导线电晕损失计算方法，其特征在于：上述数学公式适用于预测海拔0～4000m、沙尘浓度0～460mg/m3、沙尘颗粒度0～0.5mm、降雨强度0～20mm/h条件下导线的电晕损失。
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